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[资料] 详细图解SD卡的结构及其引脚功能

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发表于 2017-4-18 12:16:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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简介
SD卡(Secure Digital Memory Card)是一种为满足安全性、容量、性能和使用环境等各方面的需求而设计的一种新型存储器件,SD卡允许在两种模式下工作,即SD模式和SPI模式,本系统采用SPI模式。本文仅简要介绍在SPI模式下,STM32处理器如何读写SD卡,如果读者如希望详细了解SD卡,可以参考相关资料。
SD 卡内部结构及引脚如下图所示:

SD卡管脚图

SPI模式下SD各管脚名称



一般SD有两种模式:SD模式和SPI模式,管脚定义如下:
(A)SD MODE 1、CD/DATA3  2、CMD  3、VSS1  4、VDD  5、CLK  6、VSS2  7、DATA0  8、DATA1  9、DATA2
(B)SPI MODE  1、CS  2、DI  3、VSS  4、VDD  5、SCLK  6、VSS2  7、DO  8、RSV  9、RSV

SD 卡主要引脚和功能
CLK:时钟信号,每个时钟周期传输一个命令或数据位,频率可在0~25MHz之间变化,SD卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0~25MHz 的频率;
CMD:双向命令和回复线,命令是一次主机到从卡操作的开始,命令可以是从主机到单卡寻址,也可以是到所有卡;回复是对之前命令的回答,回复可以来自单卡或所有卡;
DAT0~3:数据线,数据可以从卡传向主机也可以从主机传向卡。
SD卡以命令形式来控制SD卡的读写等操作。可根据命令对多块或单块进行读写操作。在SPI模式下其命令由6个字节构成,其中高位在前。SD卡命令的格式如后表所示,其中相关参数可以查阅SD卡规范。

SD 卡与 MicroSD卡仅仅是封装上的不同,MicroSD卡更小,大小上和一个SIM卡差不多,但是协议与SD卡相同。

一般我们用单片机操作SD 卡时,都不需要对FAT分区表信息做处理,原因如下:
1)、操作FAT分区表要增加程序代码量、增加SRAM的消耗,对于便携应用来说代码大小和占用SRAM的多少至关重要。
2)、即使我们对FAT分区表不做任何了解,实际上我们一样可以向SD卡上写入数据,这就表明使用FAT对我们做数据存储应用来说如同鸡肋。
3)、耗费大量经历和时间去了解FAT分区表对于我们做嵌入式软件开发的人来说有些得不偿失。
4)、SD卡支持两种操作模式,SD模式和SPI模式,SPI模式做SD数据操作时根本不需要知道FAT,这时候SD卡对于我们来说实际上就是个大的、快速的、方便的、容量可变的外部存储器。
基于以上原因,一般情况下对SD卡的操作只需要了解SPI通讯就可以了,而现在大部分单片机都有SPI接口,那么操作SD卡易如反掌。

以下是做SD卡试验时使用的电路图:
SD_CS/ 连接到单片机的片选SD管脚,只有单片机设置SD_CS/为低电平时才可以操作SD卡。
MOSI连接单片机SPI总线的MOSI管脚(SPI数据输入),单片机从这个管脚读取SD卡内的数据。
MISO连接单片机SPI总线的MISO管脚(SPI数据输出)、单片机通过这个管脚向SD卡内写入数据。
SCK连接单片机SPI总线的SCK(SPI时钟)。

SD管脚实际上在SD卡内部连接到了GND,当SD插座上没插入SD卡时,单片机从这个管脚能读到高电平(前提是使用单片机内部上拉输入,或者外部增加一个上拉电阻),一旦插入SD卡,这个管脚就变成低电平,这个功能用来检测是否插入SD卡。
RSV1和RSV2是保留功能管脚,不需要操作。

MicroSD卡的连接和SD卡大同小异,只是MicroSD卡比SD卡少一个GND管脚,所以不能使用上面做的这种插入卡的检测,实际上现在很多SD卡/MicroSD卡插座都有插入检测管脚,当然,一分钱一分货,价格上当然也要贵一些

SPI命令格式





SD 卡内部结构及引脚图 SD 卡内部结构及引脚图
SD卡管脚图 SD卡管脚图
SPI模式下SD各管脚名称 SPI模式下SD各管脚名称
电路图 电路图
SPI命令格式 SPI命令格式
发表于 2017-4-18 15:50:09 | 显示全部楼层
很好资料,丰富了知识的盲区
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发表于 2017-4-19 01:51:24 | 显示全部楼层
不错 值得参考
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发表于 2017-4-19 08:55:58 | 显示全部楼层
谢谢分享SD卡资料。
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发表于 2018-1-4 11:28:58 | 显示全部楼层
谢谢分享您的好资料
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发表于 昨天 14:07 | 显示全部楼层
非常感谢楼主分享资源呀
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